FR3115009A1 - Procédé d’aide à la conduite d’un véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé d’aide à la conduite d’un véhicule automobile (10) qui comporte un groupe motopropulseur (16), un système de direction (14) équipé d’un volant (15), des moyens d’actionnement (17, 18) du groupe motopropulseur et du système de direction qui comprennent une interface haptique agissant sur le volant (15), et un calculateur (11) adapté à piloter les moyens d’actionnement selon plusieurs niveaux d’automatisation distincts. Selon l’invention, lorsque le pilotage des moyens d’actionnement passe d’un desdits niveaux d’automatisation à un autre, le calculateur transmet à l'interface haptique une consigne haptique prédéterminée. Figure pour l’abrégé : Fig.1
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne de manière générale les aides à la conduite de véhicules automobiles.
Elle concerne plus particulièrement un procédé d’aide à la conduite d’un véhicule automobile pouvant être piloté de façon automatisé, semi automatisé voire manuelle.
Elle s’applique à un véhicule automobile comportant :
- des roues dont une partie au moins sont directrices,
- un groupe motopropulseur,
- un système de direction qui comporte un volant et qui permet de commander un changement d’orientation des roues directrices,
- des moyens d’actionnement du groupe motopropulseur et du système de direction, qui comprennent une interface haptique agissant sur le volant du véhicule automobile, et
- un calculateur adapté à piloter les moyens d’actionnement selon plusieurs niveaux d’automatisation distincts.
- des roues dont une partie au moins sont directrices,
- un groupe motopropulseur,
- un système de direction qui comporte un volant et qui permet de commander un changement d’orientation des roues directrices,
- des moyens d’actionnement du groupe motopropulseur et du système de direction, qui comprennent une interface haptique agissant sur le volant du véhicule automobile, et
- un calculateur adapté à piloter les moyens d’actionnement selon plusieurs niveaux d’automatisation distincts.
Etat de la technique
Dans un souci de sécurisation, on équipe de plus en plus souvent les véhicules automobiles de systèmes d’aide à la conduite qui sont susceptibles d’aider le conducteur dans sa prise de décision et/ou de palier un manquement du conducteur dans la conduite de son véhicule en agissant directement sur les commandes de ce véhicule et/ou de piloter le véhicule de façon automatisé.
Un véhicule qualifié d’automatisé peut généralement fonctionner selon plusieurs niveaux d’automatisation. On peut, à titre illustratif, donner différents exemples de niveaux d’automatisation.
Dans un premier niveau d’automatisation, le calculateur du véhicule active une fonction de gestion automatisée de la vitesse du véhicule (on parle notamment de fonction ACC, de l’anglais « Adaptative Cruise Control »). Cette fonction permet de piloter le véhicule de façon à ce que sa vitesse soit égale à une consigne donnée, excepté en présence d’évènement devant lui et sur sa voie, nécessitant un ralentissement du véhicule (bouchons …). Dans ce cas, la vitesse du véhicule est régulée en conséquence puisque c’est alors une consigne de distance entre le véhicule considéré et le véhicule qui le précède qui devient prépondérante sur la consigne de vitesse.
Dans un second niveau d’automatisation plus poussé, le calculateur du véhicule active non seulement la fonction ACC, mais aussi une fonction de suivi de voie. Cette fonction permet de diriger automatiquement le véhicule de telle façon qu’il suive la trajectoire de la route. Ce second niveau d’automatisation requiert malgré tout de la part du conducteur une surveillance de son environnement de façon à ce qu’il puisse reprendre le contrôle du véhicule dès qu’un évènement particulier se produit (intersection avec changement de direction, dépassement…). En d’autres termes, à ce niveau d’automatisation, le conducteur ne doit pas lâcher le volant.
Dans un troisième niveau d’automatisation, le calculateur du véhicule est programmé de manière à être en mesure de suivre un trajet renseigné dans son logiciel de navigation, sans intervention du conducteur. Ce troisième niveau d’automatisation ne nécessite plus de la part du conducteur qu’il conserve les mains sur le volant, bien qu’il doive toutefois rester réceptif aux requêtes de reprise en main du volant en cas de problème.
Un quatrième niveau d’automatisation correspond au cas où le véhicule possède des capacités à se sortir de toute situation sans intervention du conducteur, si bien que le conducteur n’a même plus à rester réceptif à une quelconque requête du véhicule.
Lorsque le véhicule est susceptible d’être piloté selon au moins deux niveaux d’automatisation distincts, il est nécessaire que le conducteur soit à tout instant conscient du rôle qu’il doit jouer dans la conduite du véhicule. Il convient en effet de bannir tout risque de confusion entre les niveaux d’automatisation puisque cela pourrait conduire à un accident.
Présentation de l'invention
Pour cette raison, la présente invention propose une solution simple et efficace qui permet au conducteur de savoir quel niveau d’automatisation est utilisé, sans qu’il n’ait à jeter un quelconque coup d’œil à un écran embarqué dans le véhicule automobile.
Plus particulièrement, on propose selon l’invention un procédé d’aide à la conduite d’un véhicule automobile tel que défini en introduction, selon lequel, lorsque le calculateur passe d’un desdits niveaux d’automatisation à un autre, il transmet à l'interface haptique une consigne haptique prédéterminée.
Ainsi, lorsque le niveau d’automatisation augmente ou baisse (parce que le conducteur l’a commandé ou parce que la situation l’exige), l’interface haptique permet d’attirer l’attention du conducteur sur ce changement.
En d’autres termes, l’invention propose de renseigner le conducteur sur le rôle qu’il doit jouer de façon intuitive et instantanée, grâce à l’interface haptique. C’est en effet la façon selon laquelle le conducteur va ressentir les efforts ou à-coups dans le volant du véhicule qui va le renseigner sur le niveau d’automatisation utilisé et donc sur le rôle qu’il doit jouer.
D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du procédé conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- la consigne haptique commande un changement de couple résistif appliqué sur le volant ;
- la durée pendant laquelle le changement de couple résistif se produit est différente selon que le niveau d’automatisation augmente ou baisse ;
- une valeur de couple résistif à appliquer sur le volant est associée à chaque niveau d’automatisation, cette valeur étant d’autant plus élevée que le niveau d’automatisation est grand ;
- la consigne haptique commande au moins un à-coup sur le volant ;
- la consigne haptique commande un nombre d’à-coups sur le volant qui varie en fonction de l’environnement du véhicule automobile ;
- lorsque le véhicule automobile se trouve dans un virage, la consigne haptique commande un seul à-coup sur le volant, vers l’intérieur du virage ;
- lorsque le véhicule automobile se trouve en ligne droite, la consigne haptique commande deux à-coups en sens inverse sur le volant ;
- la consigne haptique commande en outre l’émission d’un signal sonore dont la source est localisée par le conducteur du véhicule automobile comme étant située dans le système de direction.
- la consigne haptique commande un changement de couple résistif appliqué sur le volant ;
- la durée pendant laquelle le changement de couple résistif se produit est différente selon que le niveau d’automatisation augmente ou baisse ;
- une valeur de couple résistif à appliquer sur le volant est associée à chaque niveau d’automatisation, cette valeur étant d’autant plus élevée que le niveau d’automatisation est grand ;
- la consigne haptique commande au moins un à-coup sur le volant ;
- la consigne haptique commande un nombre d’à-coups sur le volant qui varie en fonction de l’environnement du véhicule automobile ;
- lorsque le véhicule automobile se trouve dans un virage, la consigne haptique commande un seul à-coup sur le volant, vers l’intérieur du virage ;
- lorsque le véhicule automobile se trouve en ligne droite, la consigne haptique commande deux à-coups en sens inverse sur le volant ;
- la consigne haptique commande en outre l’émission d’un signal sonore dont la source est localisée par le conducteur du véhicule automobile comme étant située dans le système de direction.
L’invention propose également un véhicule automobile équipé d’un calculateur programmé pour mettre en œuvre le procédé précité.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
Description détaillée de l'invention
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
Sur la figure 1, on a représenté un véhicule automobile 10.
Il pourrait s’agir de n’importe quel type de véhicule, par exemple d’un camion, d’un bus… Il s’agit ici d’une voiture comportant classiquement un châssis qui délimite un habitacle pour notamment le conducteur 20 du véhicule. Cette voiture comporte quatre roues 12, 13, dont deux roues avant 12 directrices, un groupe motopropulseur 16, un système de direction 14 et des moyens de freinage.
Ces différents éléments étant bien connus, ils ne seront pas décrits ici en détail.
On pourra seulement préciser que le système de direction 14 comporte un volant 15 et une colonne de direction qui est fixée au volant et qui permet d’agir sur la direction des roues avant 12 directrices. Il comporte également un actionneur 18 qui est commandé par un calculateur 11 et qui permet d’agir sur l’orientation des roues avant 12, même lorsqu’aucun couple n’est exercé sur le volant 15 par le conducteur 20.
Il pourra par exemple s’agir d’un moteur placé directement entre la colonne de direction et la crémaillère qui commande l’orientation des roues avant 12. On parlera alors dans la suite de cet exposé de « système de direction à commande simple ».
En variante, l’actionneur pourrait comprendre des modules de contrôle redondants qui seraient tous connectés électriquement au calculateur 11 et à un capteur de couple adapté à mesurer le couple exercé par le conducteur sur le volant 15, et qui seraient chacun adaptés à agir mécaniquement sur la direction du véhicule. On parlera alors dans la suite de cet exposé de « système de direction à commande électrique » (ce système étant plus connu sous son appellation anglaise « steer-by-wire »).
Le système de direction est par ailleurs équipé d’une interface haptique, c’est-à-dire d’une interface qui exploite le sens du toucher du conducteur pour lui fournir des informations. Cette interface haptique est plus précisément ici conçue pour fournir ces informations via le volant 15 du véhicule. Elle pourra être formée, dans le cas du système de direction à commande simple, par l’actionneur 18 lui-même. Dans le cas du système de direction à commande électrique, il s’agira d’un actionneur dédié à former cette interface, couplé mécaniquement à la colonne de direction. Dans ces deux variantes, cette interface permet en effet de faire bouger le volant 15 ou d’exercer sur le volant 15 un couple résistif qui l’empêche de bouger, de façon à transmettre des informations au conducteur 20.
Le groupe motopropulseur 16 est conçu pour pouvoir faire avancer le véhicule sous le contrôle du conducteur 20 et/ou du calculateur 11. Il pourra être indifféremment du type à combustion interne, hybride ou purement électrique. Dans tous les cas, il comportera une pédale d’accélération à disposition du conducteur et un actionneur 17 permettant au calculateur 11 de commander le régime et/ou le couple du moteur.
Les moyens de freinage comportent des étriers de frein, un circuit hydraulique de commande des étriers de frein, une pédale de frein à disposition du conducteur, et un actionneur permettant au calculateur 11 de commander le freinage du véhicule automobile 10.
Le calculateur 11 est alors conçu et programmé pour commander les actionneurs 17, 18 précités (et donc l’interface haptique).
Ce calculateur 11 comporte un processeur, une mémoire et une interface d'échange de données, connectée par exemple à un réseau de données CAN du véhicule.
Grâce à cette interface, le calculateur est adapté à recevoir différentes informations, par exemple l’état (actif ou inactif) des clignotants du véhicule, une information précisant si le conducteur a ou non les mains sur le volant…
Grâce à cette interface, le calculateur est adapté à commander les actionneurs 17, 18 précités.
Grâce à sa mémoire, le calculateur 11 mémorise une application informatique, constituée de programmes d’ordinateur comprenant des instructions dont l’exécution par le processeur permet la mise en œuvre par le calculateur du procédé décrit ci-après.
Ce calculateur 11 est prévu pour conférer au véhicule automobile un niveau d’automatisation tel que le calculateur 11 peut commander le système de direction et/ou le groupe motopropulseur et/ou les moyens de freinage, sans nécessiter d’instruction de la part du conducteur 20.
Le calculateur 11 est plus précisément prévu pour que le véhicule automobile 10 puisse être piloté manuellement ou selon plusieurs niveaux d’automatisation distincts. On notera ici que le mode de pilotage manuel du véhicule ne forme pas un « niveau d’automatisation ». Le niveau d’automatisation le plus bas correspond à un mode de pilotage dans lequel la direction et/ou la vitesse du véhicule sont pilotés de façon automatique par le calculateur. Par « vitesse pilotée de façon automatique », on entend que le calculateur est en mesure de faire accélérer ou freiner le véhicule et de maintenir une vitesse de croisière.
Ici, le calculateur 11 est programmé pour fonctionner selon quatre niveaux d’automatisation distincts (ce nombre étant au minimum égal à deux et pouvant en variante être inférieur ou supérieur à quatre).
Dans un premier niveau d’automatisation L1, le calculateur 11 présente une autonomie dans la gestion uniquement de la vitesse du véhicule automobile 10. Lorsque ce niveau d’automatisation L1 est sélectionné, le calculateur pilote le groupe motopropulseur 16 et les moyens de freinage de façon à ce que la vitesse du véhicule soit égale à une consigne donnée (choisie par le conducteur ou égale à la limitation de vitesse en vigueur sur la route empruntée par le véhicule), excepté en présence d’évènement sur la route nécessitant un ralentissement du véhicule (bouchons, feu tricolore…), auquel cas la vitesse du véhicule est régulée en conséquence par le calculateur 11.
Dans un second niveau d’automatisation L2 plus poussé, le calculateur 11 présente une autonomie non seulement dans la gestion de la vitesse du véhicule automobile 10, mais aussi dans la gestion de sa direction. Alors, lorsque ce niveau est sélectionné, le calculateur 11 pilote également le système de direction 14 de façon à ce que le véhicule reste au milieu de la voie de circulation empruntée.
Dans un troisième niveau d’automatisation L3 encore plus poussé, le calculateur 11 est programmé de manière à être en mesure de piloter le véhicule automobile 10 de telle sorte qu’il suive un trajet renseigné dans un logiciel de navigation embarqué dans le véhicule, sans intervention du conducteur. Ce troisième niveau d’automatisation L3 ne nécessite plus de la part du conducteur 20 qu’il conserve les mains sur le volant 15, bien qu’il doive toutefois rester réceptif aux requêtes de reprise en main du volant en cas de problème.
Un quatrième niveau d’automatisation L4, le plus poussé de tous, correspond au cas où le calculateur 11 possède des capacités à sortir le véhicule automobile 10 de toute situation sans intervention du conducteur 20, si bien que le conducteur n’a même plus à rester réceptif à une quelconque requête du véhicule. A ce niveau d’automatisation, le véhicule automobile peut être qualifié d’autonome.
Le véhicule automobile 10 est équipé d’une interface permettant au conducteur de sélectionner le niveau d’automatisation L1, L2, L3, L4 selon lequel il souhaite que le véhicule automobile 10 soit piloté par le calculateur 11. Cette interface peut être de tout type. Il peut par exemple s’agir d’un écran tactile embarqué dans le véhicule et commandé de façon à afficher un menu permettant au conducteur de sélectionner le niveau d’automatisation qu’il souhaite.
Lorsqu’un niveau d’automatisation est sélectionné, le calculateur 11 est programmé pour commander l’interface haptique de telle façon que cette dernière applique sur le volant 15 un couple résistif dont la valeur est associée au niveau d’automatisation sélectionné.
Le couple résistif est le couple que le conducteur 20 devra vaincre pour parvenir à faire pivoter le volant 15 vers une position autre que celle commandée par le calculateur 11.
La valeur de ce couple résistif est préférentiellement d’autant plus élevée que le niveau d’automatisation est poussé.
Ainsi, lorsque le niveau d’automatisation L1 est sélectionné, ce couple résistif est nul ou au moins inférieur à 1 N.m, ce qui permet au conducteur de percevoir qu’il est en charge de la direction du véhicule.
Lorsque le niveau d’automatisation L2 est sélectionné, ce couple résistif est plus élevé, ce qui permet au conducteur de percevoir que le calculateur 11 est en mesure de gérer la direction du véhicule. Ce couple résistif reste toutefois restreint de manière que le conducteur puisse le vaincre facilement dès qu’il le souhaite, et qu’il perçoive qu’il est en mesure de le faire.
Ce couple résistif est par exemple compris entre 1,5 et 3 N.m. Il est ici égal à 2 N.m.
Lorsque le niveau d’automatisation L3 ou L4 est sélectionné, ce couple résistif est encore plus élevé, ce qui permet au conducteur de percevoir que le calculateur gère de façon automatisé la direction du véhicule. Ce couple résistif reste encore une fois suffisamment restreint de manière que le conducteur puisse le vaincre s’il le souhaite.
Ce couple résistif est par exemple compris entre 3 et 5 N.m. Il est ici égal à 4 N.m.
Les valeurs de couples et d’intervalles de couples précitées sont bien entendu données à titre d’exemple.
On pourrait en variante demander au conducteur de choisir lui-même ces valeurs de couple, en les lui faisant tester. Encore en variante, ces valeurs pourraient être ajustées en fonction de l’âge du conducteur, ou de sa corpulence ou de tout autre paramètre pertinent.
Il peut arriver que le calculateur 11 change de niveau d’automatisation sur commande de la part du conducteur, lorsque ce dernier utilise l’écran tactile prévu à cet effet.
Il peut également arriver que ce niveau d’automatisation change automatiquement. Cela peut par exemple arriver lorsque les capteurs équipant le véhicule (caméras, LIDAR, RADAR…) ne sont plus en mesure de permettre au calculateur de correctement appréhender son environnement. Dans ce cas, le niveau d’automatisation se réduit automatiquement.
Cela peut également arriver dans d’autres situations, par exemple lorsque le conducteur active les clignotants ou agit sur le volant 15, ce qui signifie qu’il souhaite reprendre la main sur la direction du véhicule.
Alors, selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l’invention, le calculateur est programmé pour transmettre à l'interface haptique une consigne haptique prédéterminée dès que le niveau d’automatisation change, de façon à ce que le conducteur ressente ce changement dans le volant 15.
De ce fait, à chaque changement de niveau d’automatisation L1, L2, L3, L4, la consigne haptique commande un changement du couple résistif appliqué sur le volant 15.
Ainsi, dans notre exemple, si le niveau d’automatisation passe du niveau L2 au niveau L3, la consigne haptique commande le passage du couple résistif de 2 à 4 N.m.
La variation du couple résistif est continue et, de préférence, continument dérivable. Comme cela sera bien décrit ci-après, la durée pendant laquelle le changement de couple résistif se produit est toutefois différente selon que le niveau d’automatisation augmente ou baisse.
Avantageusement, la consigne haptique commande également, à chaque changement de niveau d’automatisation L1, L2, L3, L4, au moins un à-coup sur le volant, de façon à ce que le conducteur prenne conscience que le niveau d’automatisation a bien changé.
Préférentiellement, la consigne haptique commande l’émission d’un signal sonore, lequel signal est perçu par le conducteur du véhicule automobile comme étant localisé dans le système de direction 14. Ce signal est de préférence un bruit évoquant un léger choc entre deux pièces métalliques.
Ce signal sonore peut être par exemple produit mécaniquement lors de l’à-coup. En variante, ce signal sonore peut être émis par les enceintes du véhicule automobile 10, auquel cas il est modulé de telle façon que le bruit de choc entre pièces métalliques soit perçu comme venant de l’arrière du volant 15.
On peut maintenant décrire plus en détail comment se passe la transition d’un niveau d’automatisation inférieur vers un niveau d’automatisation supérieur. Une telle transition intervient généralement lorsque le conducteur 20 la commande au moyen d’une interface homme-machine prévue à cet effet (boutons, écran tactile…).
Il peut s’agir du passage du niveau d’automatisation L1 vers le niveau L2, L3 ou L4, ou du passage du niveau d’automatisation L2 vers le niveau L3 ou L4. On notera ici que le passage d’un mode de conduite manuel vers le niveau d’automatisation L2, L3 ou L4 sera traité de la même manière que le passage du niveau d’automatisation L1 vers le niveau L2, L3 ou L4.
On notera également que le passage d’un mode de conduite manuel vers le niveau d’automatisation L1 ne sera pas signalé au conducteur par l’interface haptique. Il en va de même lors du passage du niveau d’automatisation L3 vers le niveau L4.
Pour signaler le passage d’un niveau d’automatisation inférieur vers un niveau d’automatisation supérieur, le calculateur 11 commande tout d’abord l’élévation du couple résistif appliqué sur le volant par l’interface haptique.
La durée de transition d’une valeur de couple inférieure vers une valeur de couple supérieure est ici rapide (comprise entre une et deux secondes), ce qui permet au conducteur de comprendre immédiatement que le niveau d’automatisation a augmenté.
Le calculateur commande également l’émission d’un signal sonore.
Enfin, le calculateur commande l’interface haptique de manière qu’elle génère au moins un à-coup sur le volant 15.
Le nombre d’à-coup(s) dépendra de l’environnement dans lequel se trouve le véhicule automobile 10.
En pratique, si le véhicule automobile se trouve dans un virage, un seul à-coup sera commandé.
Pour cela, partant de la position instantanée du volant, le calculateur commandera la rotation du volant vers l’intérieur du virage, sur une course réduite inférieure à 5°, ici égale à 3°, puis le retour du volant dans sa position initiale. La durée pendant laquelle cet à-coup se produira sera préférentiellement comprise entre 0,25 et 1 seconde. Elle sera ici égale à 0,5 seconde.
En revanche, si le véhicule automobile se trouve en ligne droite, deux à-coups successifs seront commandés.
Une ligne droite sera ici définie, par opposition à un virage, comme une route présentant un rayon de courbure moyen supérieur à un seuil prédéterminé (ce seuil pourra éventuellement varier en fonction de la vitesse du véhicule ou du type de route).
Partant de la position instantanée du volant, le calculateur 11 commandera (pour réaliser ce double à-coups) la rotation du volant d’un côté, sur une course réduite inférieure à 5°, ici égale à 3°, puis la rotation du volant de l’autre côté, sur une course deux fois supérieure (ici égale à 6°), puis le retour du volant dans sa position initiale. La durée pendant laquelle ce double à-coup se produira sera préférentiellement comprise entre 0,5 et 2 secondes. Elle sera ici égale à 1 seconde.
On notera donc qu’un à-coup peut être défini comme un simple mouvement d’aller-retour du volant sur une course réduite, tandis qu’un double à-coup pourra être défini comme deux mouvements successifs d’aller-retour du volant sur une course réduite dans deux sens opposés.
En ligne droite, on pourra distinguer deux cas légèrement différents.
Le premier cas est celui où le véhicule est, au moment du changement de niveau d’automatisation, décentré par rapport à la voie de circulation empruntée.
Dans ce cas, le premier des deux à-coups est donné vers le centre de la voie de circulation, de sorte que le double à-coup permet de repositionner le véhicule au centre de sa voie. De ce fait, la durée du double à-coup et la course du volant peuvent être ajustées en fonction de l’écart latéral initial entre le centre de gravité du véhicule et le centre de la voie de circulation.
Le second cas est celui où le véhicule est, au moment du changement de niveau d’automatisation, bien centré dans sa voie de circulation.
Dans ce cas, l’amplitude du double à-coup doit rester inférieure ou égale à l’amplitude de la course morte du volant 15. Il ne faut en effet pas que ce double à-coups génère un déplacement latéral du véhicule automobile.
On notera que si le système de direction est à commande électrique (« steer-by-wire »), il sera ici possible de découpler le volant de la direction de façon à ce que le double à-coups ne génère aucun déplacement latéral du véhicule automobile.
On peut maintenant décrire plus en détail comment se passe la transition d’un niveau d’automatisation supérieur vers un niveau d’automatisation inférieur.
Il peut s’agir du passage du niveau d’automatisation L3 ou L4 vers le niveau L2 ou L1, ou du passage du niveau d’automatisation L2 vers le niveau L1. On notera ici que le passage d’un niveau d’automatisation L2, L3 ou L4 vers un mode de conduite manuel sera traité de la même manière que le passage du niveau d’automatisation L2, L3 ou L4 vers le niveau L1.
On notera également que le passage du niveau d’automatisation L1 vers le mode de conduite manuel ne sera pas signalé au conducteur par l’interface haptique. Il en va de même lors du passage du niveau d’automatisation L4 vers le niveau L3.
Pour signaler le passage d’un niveau d’automatisation supérieur vers un niveau d’automatisation inférieur, le calculateur 11 commande tout d’abord la baisse du couple résistif appliqué sur le volant par l’interface haptique.
La durée de transition d’une valeur de couple résistif supérieure vers une valeur de couple résistif inférieure est ici lente (supérieure à deux secondes), ce qui évite, lorsque le conducteur applique déjà un couple sur le volant, que ce dernier ne soit entraîné trop loin par le conducteur qui ne s’attendait pas à une chute de couple résistif.
Lors de la baisse du niveau d’automatisation, le calculateur commande également l’émission d’un signal sonore.
Enfin, il commande l’interface haptique de manière qu’elle génère au moins un à-coup sur le volant 15.
Le nombre d’à-coup dépendra ici encore de l’environnement dans lequel se trouve le véhicule automobile 10.
En pratique, si le véhicule automobile se trouve dans un virage, un seul à-coup sera commandé. En revanche, si le véhicule automobile se trouve en ligne droite, deux à-coups successifs seront commandés.
La course du volant et la durée du ou des à-coups seront identiques à ceux employés en cas d’augmentation du niveau d’automatisation.
On notera que lorsque le niveau d’automatisation était initialement du type L3 ou L4, le signal haptique ne sera ressenti qu’à la condition que le conducteur 20 ait repositionné ses mains sur le volant 15.
Cela sera généralement le cas pour les raisons suivantes.
Si la baisse de niveau d’automatisation est commandée par le conducteur 20 soit via l’interface homme-machine précitée, soit en utilisant les clignotants, soit en appliquant un fort couple sur le volant, on peut s’attendre à ce que le conducteur 20 ait bien les mains sur le volant 15.
Si la baisse de niveau d’automatisation est en revanche due à un problème quelconque (visibilité des capteurs insuffisante…), l’imminence de cette baisse sera signalée au conducteur, de préférence via les enceintes du véhicule, ce qui indiquera à ce dernier qu’il devra replacer ses mains sur le volant. La consigne haptique lui permettra ensuite de ressentir le moment exact auquel le niveau d’automatisation sera réduit.
On notera également que si le conducteur n’a pas les mains sur le volant et si le niveau d’automatisation visé est de type L1 ou L2, on pourra commander le volant de façon à ce qu’il fasse des à-coups avec une course plus grande afin d’attirer l’attention du conducteur. Cela vaut également si le calculateur commande le passage en mode de conduite manuel.
Si jamais, malgré cela (alors que le niveau d’automatisation initial est de type L3 ou L4), le conducteur ne repositionnait pas ses mains sur le volant, le calculateur pourrait commander un arrêt d’urgence du véhicule ou un arrêt rapide du véhicule dès qu’un emplacement de stationnement est détecté.
Sur la figure 2, on a représenté un logigramme illustrant le procédé permettant au calculateur 11 de déterminer lorsqu’il doit signaler un changement de niveau d’automatisation.
Ce procédé est mis en œuvre dès le démarrage du véhicule automobile 10 (étape E0), en boucle, à pas de temps réguliers.
Initialement, aucun niveau d’automatisation n’est sélectionné : le véhicule est donc en mode de conduite manuel.
Dès lors, la première étape E2 consiste à déterminer si le conducteur a commandé l’activation du niveau d’automatisation L2.
Si tel est le cas, au cours de l’étape E4, le calculateur commande l’interface haptique de telle sorte qu’elle signale au conducteur 20 ce passage (ici en commandant une augmentation du couple résistif, l’émission d’un signal sonore, et un ou deux à-coups sur le volant). Une fois l’augmentation du couple résistif effectuée, le couple résistif est maintenu à une valeur constante tant que le niveau d’automatisation L2 reste activé.
Puis, le calculateur détermine si le conducteur ou le calculateur désactive ou non le niveau d’automatisation L2 (étape E6).
Il peut en effet arriver que le calculateur suspende de façon automatique ce niveau d’automatisation parce qu’une condition n’est plus remplie, par exemple parce que la visibilité des marquages au sol est insuffisante.
Si c’est le cas (c’est-à-dire si le niveau d’automatisation L2 est désactivé), au cours de l’étape E8, le calculateur commande l’interface haptique de telle sorte qu’elle signale au conducteur 20 ce passage (ici en commandant une réduction du couple résistif, l’émission d’un signal sonore, et un ou deux à-coups sur le volant). Puis, le procédé se réinitialise.
Dans le cas contraire (c’est-à-dire si le niveau d’automatisation L2 reste activé), le calculateur détermine si le couple appliqué sur le volant 15 par le conducteur 20 est supérieur à un seuil prédéterminé au-delà duquel on estime que le conducteur émet le souhait de reprendre le contrôle du véhicule (étape E10).
Si tel est le cas, le calculateur met en œuvre l’étape E8 (signalement au conducteur d’un changement de niveau d’automatisation, puis réinitialisation du processus).
Dans le cas contraire, le calculateur détermine si le conducteur 20 a bien les mains sur le volant 15 (étape E12).
S’il n’a pas les mains sur le volant pendant une durée prédéterminée (de l’ordre de quelques secondes), le calculateur commande la réinitialisation du processus (étape E14). On notera ici que cette réinitialisation pourra préférentiellement être accompagnée d’une suspension de l’automatisation du véhicule, auquel cas le calculateur mettra en œuvre l’étape E8. On notera aussi qu’en l’absence des mains sur le volant, un signal visuel sera affiché sur l’écran tactile au maximum 15 secondes après que le conducteur a relâché le volant, et un signal sonore sera émis au maximum 60 secondes après que le conducteur a relâché le volant.
Dans le cas contraire (si le conducteur a bien les mains sur le volant), le calculateur détermine si le conducteur 20 a activé les clignotants (ce qui est interprété comme un souhait de la part du conducteur de reprendre le contrôle du véhicule).
Si tel est le cas, le calculateur commande la réinitialisation du processus (étape E18). Pour cela, le calculateur peut mettre en œuvre l’étape E8.
Dans le cas contraire, le calculateur commande la reprise du processus depuis le début (à l’étape E0).
Lors de la première étape E2, le calculateur a déterminé si le conducteur a commandé l’activation du niveau d’automatisation L2.
Considérons maintenant qu’il ne l’a pas activé.
Dans ce cas, au cours de l’étape E22, le calculateur vérifie si le conducteur a activé l’un ou l’autre des niveaux d’automatisation L3 et L4.
Si tel n’est pas le cas, le processus se réinitialise (à l’étape E0).
Dans le cas contraire, au cours de l’étape E24, le calculateur commande l’interface haptique de telle sorte qu’elle signale au conducteur 20 le passage au niveau d’automatisation L3 ou L4 sélectionné (ici en commandant une augmentation du couple résistif, l’émission d’un signal sonore, et un ou deux à-coups sur le volant). Une fois l’augmentation du couple résistif effectuée, le couple résistif est maintenu à une valeur constante tant que le niveau d’automatisation L3 ou L4 reste activé.
Puis, le calculateur détermine si le conducteur désactive ou non le niveau d’automatisation L3 ou L4 sélectionné (étape E26).
Si c’est le cas, au cours de l’étape E28, le calculateur commande l’interface haptique de telle sorte qu’elle signale au conducteur 20 ce passage (ici en commandant une réduction du couple résistif, l’émission d’un signal sonore, et un ou deux à-coups sur le volant). Puis, le procédé se réinitialise.
On observera ici que la diminution du couple résistif est plus importante si le niveau d’automatisation visé est de type L1 que s’il est de type L2. Elle est aussi plus importante si c’est le mode de conduite manuel qui est visé que si c’est le niveau d’automatisation L2 qui est visé.
Dans le cas contraire (si le niveau d’automatisation sélectionné n’est pas désactivé), le calculateur détermine si le couple appliqué sur le volant 15 par le conducteur 20 est supérieur à un seuil prédéterminé au-delà duquel on estime que le conducteur émet le souhait de reprendre le contrôle du véhicule (étape E30).
Si tel est le cas, le calculateur met en œuvre l’étape E28 (signalement au conducteur d’un changement de niveau d’automatisation, puis réinitialisation du processus).
Dans le cas contraire, le processus se réinitialise (à l’étape E0).
La présente invention n’est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.
En particulier, il sera possible d’ajuster le couple résistif appliqué sur le volant par l’interface haptique en fonction non seulement du niveau d’automatisation, mais aussi en fonction de l’un et/ou l’autre des paramètres suivants :
- la position latérale du véhicule automobile dans sa voie de circulation (le couple résistif étant d’autant plus important que le véhicule est écarté du centre de sa voie de circulation),
- la position de la voie de circulation sur la route (le couple résistif étant moins élevé si la voie de circulation est comprise entre deux autres voies de circulation ayant le même sens de circulation),
- le type de bord de voie (le couple résistif étant plus élevé s’il s’agit d’un muret que s’il s’agit d’un simple marquage au sol),
- l’incertitude dans la détection de l’environnement par les capteurs embarqués dans le véhicule (le couple résistif étant d’autant plus réduit que l’incertitude augmente).
- la position latérale du véhicule automobile dans sa voie de circulation (le couple résistif étant d’autant plus important que le véhicule est écarté du centre de sa voie de circulation),
- la position de la voie de circulation sur la route (le couple résistif étant moins élevé si la voie de circulation est comprise entre deux autres voies de circulation ayant le même sens de circulation),
- le type de bord de voie (le couple résistif étant plus élevé s’il s’agit d’un muret que s’il s’agit d’un simple marquage au sol),
- l’incertitude dans la détection de l’environnement par les capteurs embarqués dans le véhicule (le couple résistif étant d’autant plus réduit que l’incertitude augmente).
Selon une autre variante de l’invention qui s’applique lorsque le système de direction est à commande électrique (« steer-by-wire »), la course des à-coups pourra être plus grande que celle envisagée supra, et la durée des à-coups plus courte, de manière que ces à-coups soient plus nets, plus sensibles et plus visibles.
Claims (10)
- Procédé d’aide à la conduite d’un véhicule automobile (10) qui comporte un groupe motopropulseur (16), un système de direction (14) équipé d’un volant (15), des moyens d’actionnement (17, 18) du groupe motopropulseur (16) et du système de direction (14) qui comprennent une interface haptique agissant sur le volant (15), et un calculateur (11) adapté à piloter les moyens d’actionnement (17, 18) selon plusieurs niveaux d’automatisation distincts,
caractérisé en ce que, lorsque le pilotage des moyens d’actionnement (17, 18) passe d’un desdits niveaux d’automatisation à un autre, le calculateur (11) transmet à l'interface haptique une consigne haptique prédéterminée. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel la consigne haptique commande un changement de couple résistif appliqué sur le volant (15).
- Procédé selon la revendication 2, dans lequel la durée pendant laquelle le changement de couple résistif se produit est différente selon que le niveau d’automatisation augmente ou baisse.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel une valeur de couple résistif à appliquer sur le volant (15) est associée à chaque niveau d’automatisation, cette valeur étant d’autant plus élevée que le niveau d’automatisation est grand.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la consigne haptique commande au moins un à-coup sur le volant.
- Procédé selon la revendication 5, dans lequel la consigne haptique commande un nombre d’à-coups sur le volant qui varie en fonction de l’environnement du véhicule automobile (10).
- Procédé selon la revendication 6, dans lequel lorsque le véhicule automobile (10) se trouve dans un virage, la consigne haptique commande un seul à-coup sur le volant (15), vers l’intérieur du virage.
- Procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel lorsque le véhicule automobile (10) se trouve en ligne droite, la consigne haptique commande deux à-coups en sens inverse sur le volant (15).
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel, lorsque le pilotage des moyens d’actionnement (17, 18) passe d’un desdits niveaux d’automatisation à un autre, le calculateur (11) commande l’émission d’un signal sonore dont la source est localisée par le conducteur du véhicule automobile comme étant située dans le système de direction (14).
- Véhicule automobile (10) comportant :
- des roues (12, 13) dont une partie au moins sont directrices,
- un groupe motopropulseur (16),
- un système de direction (14) qui comporte un volant (11) et qui permet de commander un changement de direction des roues (12) directrices, et
- des moyens d’actionnement (17, 18) du groupe motopropulseur (16) et du système de direction (14), qui comprennent une interface haptique agissant sur le volant du véhicule automobile,
caractérisé en ce qu’il comporte un calculateur (11) programmé pour mettre en œuvre un procédé conforme à l’une des revendications précédentes.
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|---|---|---|---|
| FR2010352A FR3115009B1 (fr) | 2020-10-09 | 2020-10-09 | Procédé d’aide à la conduite d’un véhicule automobile |
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| FR2010352A FR3115009B1 (fr) | 2020-10-09 | 2020-10-09 | Procédé d’aide à la conduite d’un véhicule automobile |
| FR2010352 | 2020-10-09 |
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Family Applications (1)
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Citations (5)
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2020
- 2020-10-09 FR FR2010352A patent/FR3115009B1/fr active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3115009B1 (fr) | 2023-03-10 |
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